Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Основы эксплуатации электрооборудования. Учебное пособие.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
08.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
3. Эксплуатация генераторов и их вспомогательных систем
генераторов с непосредственным охлаждением обмоток должны быть ус­тановлены на основании указаний заводских инструкций, а при их от­сутствии – на основании результатов специальных испытаний или требо­ваний нормативно-технических документов.
Допустимость асинхронных режимов турбогенераторов по их воз­действию на сеть должна быть установлена расчетами или испытаниями.
М
, о. е.
асх
3
2
1
S, %
Рис. 13. Изменение моментных характеристик при различных условиях замыкания цепи возбуждения: 1 – обрыв цепи ОВ; 2 – замыкание ОВ на якорь возбуди­теля; 3 – замыкание ОВ на гасительное сопротивление
Работа гидро- и турбогенераторов с наборными зубцами ротора в асинхронном режиме без возбуждения запрещается.
Несинхронная работа отдельного возбужденного генератора любого типа относительно других генераторов электростанции запрещается.
Допустимость и продолжительность работы генератора в режиме электродвигателя ограничиваются условиями работы турбины и опреде­ляются заводом – изготовителем турбины или нормативно-техническими документами.
Гашение поля синхронных генераторов. При аварийных отключе- ниях генератора необходимо быстро снять (погасить) его магнитное поле. При внутренних повреждениях или КЗ на выводах гашение поля предот­вращает развитие аварии (повреждения).
Гашение поля необходимо и при нормальных отключениях генера­тора. Так как обмотки возбуждения обладают большой индуктивностью L и малой емкостью Св, простое отключение ротора вызывает опасные пере­напряжения:
в
Uв = Iв
/LC .
вв
61
Основы эксплуатации электрооборудования
По ГОСТ 21558 «Системы возбуждения турбогенераторов, гидроге­нераторов и синхронных компенсаторов» гашение поля синхронной ма­шины может осуществляться следующими способами:
включением обмотки возбуждения на разрядное устройство (со-
противление, дугогасительная решетка и др.);
изменением величины или полярности напряжения, приложенного
к обмотке возбуждения, путем воздействия на возбудитель;
гашением поля возбудителя или сочетанием гашения поля воз-
будителя и непосредственно самой синхронной машины.
Выбор способа и времени гашения поля синхронной машины произ­водится по согласованию между изготовителем и потребителем.
Основное устройство гашения поля (УГП) должно обеспечивать га­шение поля при всех внутренних и внешних коротких замыканиях в цепи обмотки статора синхронной машины при работе ее на сеть с исходным током возбуждения, не превышающим номинальный, а также в режиме форсировки возбуждения на холостом ходу синхронной машины.
В указанных режимах основное УГП должно допускать не менее двух срабатываний с интервалом не более 10 с, а при форсировке возбуж­дения на холостом ходу – одно срабатывание без ревизии и замены деталей.
УГП при совместном действии основного и резервного устройств обеспечивает гашение поля при всех внутренних и внешних коротких за­мыканиях в цепи обмотки статора синхронной машины, возникающих в установившемся режиме форсировки возбуждения, а также при возник­новении аварийных режимов самой системы возбуждения (короткое замы­кание на выводах обмотки возбуждения, отказ устройства ограничения максимального тока возбуждения при форсировке возбуждения и т. д.).
В указанных случаях допускается вывод во внеочередной ремонт ап­паратуры УГП после одного срабатывания.
Аппаратура УГП должна также обеспечивать:
отключение УГП при работе синхронной машины на сеть и на хо-
лостом ходу в нормальном режиме, а также при возникновении асинхрон­ного, несимметричного или неполнофазного режима;
повторное включение УГП после его отключения на работающей
на сеть или на холостом ходу синхронной машине;
полнофазное или неполнофазное отключение синхронной машины
от сети после отключения УГП;
отключение сколь угодно малого и включение любого возможного
в эксплуатации тока возбуждения синхронной машины;
гашение поля при изменении частоты турбогенераторов в пределах
от 45 до 55 Гц и гидрогенераторов в пределах от 40 до 80 Гц, а также при угонных оборотах, причем в последнем случае допускается, чтобы гаше-
62
3. Эксплуатация генераторов и их вспомогательных систем
ние поля производилось совместным действием основного и резервного устройств гашения поля.
Широкое применение нашли специальные аппараты гашения поля (АГП) с дугогасительной решёткой (рис. 14). Решетка быстро гасит дугу, сохраняя неизменным напряжение в месте разрыва (нелинейный закон).
2
5
4
1
3
6
G
Рис. 14. Схема гашения поля с помощью автомата: 1 – возбудитель постоянного тока; 2 – обмотка возбуждения возбудителя; 3 – регулировочный реостат; 4 – резистор в цепи ротора; 5 – автомат гашения поля; 6 – обмотка возбуждения генератора; G – генератор
АГП должны отвечать требованиям надежности, быстродействия и ограничивать напряжение на роторе при коммутации:
U
p.дoп
0,7 U
в.исп
,
где U
испытательное напряжение ротора при 50 Гц.
в.исп
При гашении поля ротора должно быть обеспечено снижение ЭДС статора до такого значения, когда дуга в месте повреждения гаснет само­произвольно (т. е. Е < 500 В).
В общем случае ЭДС статора СГ при гашении поля уменьшается по закону
Е' = (E'
нач
Е
ост
)e
t/T '
+ Е
ост
,
где Т' – постоянная времени гашения; t – время с начала процесса гашения.
Для гашения поля генератора необходимо выполнить условие
U
д. max
> U
в.нач
.
Процесс гашения поля в этой схеме происходит так, как если бы в цепь обмотки ротора была внезапно введена постоянная ЭДС, равная U и направленная против ЭДС возбудителя, равной U
в.нач
.
63
д
Основы эксплуатации электрооборудования
В результате происходит быстрое снижение тока в обмотке возбуж­дения I
до нуля (рис. 15).
в.нач
в.нач
U
d
I
U
в.нач
в.нач
Рис. 15. Изменение тока и напряжения в процессе гашения поля:
tв – время горения дуги; t
Ud
t
– время гашения тока
гаш
t
гаш.
= U
в max
U
t
В процессе гашения поля, пока горит дуга, напряжение на обмотке возбуждения генератора остается постоянным и равным
U
= Uд. – U
в max
в.нач
.
Теоретически после погасания дуги за время tв напряжение на об­мотке возбуждения генератора падает до нуля. Практически гашение поля происходит за время t
за счет наличия токов в демпферном контуре,
гаш
образованном бочкой ротора, бандажными кольцами и пазовыми клинь­ями [9].
Время горения дуги в АГП составляет доли секунды и соотносится в конечном итоге с величинами перенапряжений на роторе.
В настоящее время применяют следующие автоматы:
АГП-12 для ТГ да 60 МВт;
АГП-30 для ТГ до 320 МВт;
АГП-60 для ТГ до 500 МВт и возбудителей ТГ-800 МВт.
Все эти автоматы однополюсные, U = 500 В, t
= 0,1 с, t
вкл
= 0,5 с.
откл
В настоящее время также широко применяются тиристорные систе­мы возбуждения. Гашение поля при этом осуществляется переводом тири­сторного преобразователя в инверторный режим. Импульсы, открывающие тиристоры, устанавливаются на угол гашения 120–140о, обеспечивающий отрицательное напряжение на обмотке возбуждения не выше 0,7 испыта­тельного напряжения промышленной частоты. Процесс гашения на обмот­ке возбуждения аналогичен гашению посредством АГП. АГП в этих сис­темах может применяться в качестве резерва.
64
3. Эксплуатация генераторов и их вспомогательных систем

3.3. Надзор и уход за генераторами в период эксплуатации

Перед пуском генератора после наладки или ремонта проверяют, все ли работы закончены, оформлены записями в журналах. Затем проводится осмотр генератора и оборудования, включаемого вместе с ним в работу.
Осматриваются щетки и кольца, коллекторные пластины, АГП и генера­торный выключатель. При осмотре выводов и ячейки генератора проверяется отсутствие закороток на ошиновке, следов перегрева контактов. Включается вентиляция помещения выводов. Проверяется готовность газомасляной системы и систем охлаждения, возбуждения, автоматики и защиты.
Совместно с турбинистами проверяется работа АВР маслонасосов турбины и водородного охлаждения, конденсатных, циркуляционных и других насосов, электроприводов задвижек.
Измеряется сопротивление изоляции статора мегомметром на 2 500 В, ротора – на 1000 В. Результаты сравниваются с предыдущими замерами.
Во время пуска при повышении числа оборотов необходимо следить за перепадом давления масла на уплотнениях и давления водорода, темпе­ратурой вкладышей подшипников.
Показания электроприборов, температура стали и меди, вкладышей записывают не реже двух раз в смену.
На вновь вводимых генераторах в течение первых шести месяцев за­пись показаний приборов производится не реже чем через два часа. При осмотрах генераторов проверяется: наличие искрения или сработавшихся щеток на кольцах ротора и коллектора возбудителя; наличие вибрации ще­ток и загрязнения щеточного аппарата; наличие рисок на кольцах от абра­зивных частиц и сработавшихся до медной армировки щеток; вибрация подшипников и их температура; температура газа на входе и выходе; вели­чина слива масла из уплотнений в сторону водорода и др.
Осмотр генераторов проводится регулярно начальником смены элек­троцеха не реже одного раза в смену и мастером по генераторам не реже одного раза в сутки.
Контактные кольца ротора и коллектор возбудителя осматриваются электромонтером СН в установленные сроки.
Машинист турбины должен следить за нагревом уплотнений и под­шипников генератора и возбудителя. На него возложен также контроль и регулировка температуры охлаждающего тела в генераторе, внешний надзор за работой щеток на кольцах и коллекторе, наблюдение за чистотой выступающей части изоляции под стулом подшипников генератора и воз­будителя, обслуживание маслосистемы и наблюдение за работой систем водородного и водяного охлаждения генератора.
65
Основы эксплуатации электрооборудования

3.3.1. Газомасляное хозяйство и его эксплуатация

Для обеспечения смазки подшипников ТГ и герметизации торцевых щитов применяются системы маслоснабжения, от надежности которых в значительной степени зависит работа всей машины.
Значительную сложность представляют конструкции уплотнений торцевых щитов генераторов, которые упрощенно показаны на рис. 16.
Воздух
4
1 1
F
F
4
2
3
Рис. 16. Конструктивные схемы уплотнений: а – торцевой (аксиальный)
тип уплотнения; б – цилиндрический (радиальный) тип;
1 – вкладыш; 2 – вал ротора; 3 – поток масла; 4 – баббитовая заливка
Водород
а б
Воздух
Водород
3
2
В масляных уплотнениях непрерывный встречный поток масла препятствует выходу газа из корпуса статора. К настоящему времени раз­работано и используется большое количество конструкций уплотнений и накоплен значительный опыт эксплуатации, показавший их преимущества и недостатки [10].
Схемы маcлоснабжения масляных уплотнений в зависимости от ра­бочих источников питания системы маслом могут быть различными.
Турбогенераторы до 300 МВт имеют схему маслоснабжения уплот­нений с питанием маслом от системы регулирования турбины и системы смазки. В ТГ 300 МВт и более в системах регулирования используют спе­циальную негорючую жидкость «Иввиоль» или конденсат; и система уп­лотнений не может быть связана с системой регулирования. В ней также используются не инжекторы, а центробежные насосы (рис. 17). Запас мас­ла в баке 5 обеспечивает останов с выбегом до 15 мин без повреждений уплотнений даже при отключенных насосах.
Расход масла в сторону водорода является определяющим фактором его чистоты вследствие выделения воздуха из масла и смешивания его с водородом.
Для различных машин допускается следующий расход:
ТВФ-100, ТВВ-165 – 3–4 л/мин;
66
3. Эксплуатация генераторов и их вспомогательных систем
ТВВ-200, ТВВ-300 – 4 л/мин;
ТГВ-300 – 1,5–2 л/мин.
Применение водорода для охлаждения обмоток ТГ, который в смеси с воздухом в концентрации от 5 до 81,5 % взрывоопасен, усложняет экс­плуатацию.
5
6
7
2
4
8
2
1 1
Рис. 17. Принципиальная схема маслоснабжения подшипников и уплотнений
генератора ТГВ-500: 1 – гидрозатворы; 2 – обратные клапаны; 3 – электронасосы;
4 – электрический регулятор давления; 5 – буферный бак; 6 – корпус генератора;
7 – вентилятор; 8 – водородоотделительный бак
3
3
3
Совокупность аппаратуры, приборов, трубопроводов в системе водо­родного охлаждения составляет схему газоснабжения, которая должна обеспечивать:
проведение операций заполнения корпуса генератора водородом
и его вытеснения;
автоматическое поддержание давления в заданных пределах;
автоматический контроль чистоты и давления водорода в корпу-
се TГ;
проведение периодических продувок для поддержания заданной
чистоты водорода;
сигнализацию и защиту генератора при отклонении параметров
и появлении водорода в картерах подшипников и токопроводах (КЭТ).
Для обеспечения безопасности операции по переводу ТГ с воздуха на водород и обратно производятся с промежуточным заполнением корпуса нейтральным газом (углекислота, азот).
67
Основы эксплуатации электрооборудования
Снабжение генераторов водородом осуществляется от электролизерной установки. Если рядом с электростанцией расположен электролизерный завод, вместо электролизерной сооружается помещение для разгрузки, хранения и разрядки баллонов с водородом.
Водородная установка без электролизеров состоит из ресиверов водорода, соединительных трубопроводов и помещений для разгрузки, складирования, разрядки, хранения пустых баллонов (рис. 18). Суммарная емкость всех ресиверов должна быть такой, чтобы запас водорода в них был равен десятидневному эксплуатационному расходу плюс количество, необходимое для заполнения наибольшего ТГ.
8 8
3
77
6
Рис. 18. Схема водородно-углекислотной установки: 1 – коллектор разрядки;
2 – коллектор ресиверов; 3 – контейнер с баллонами; 4 – редуктор; 5 – манометры;
6 – ресиверы; 7 – предохранительный клапан; 8 – огнепреградитель; 9 – ремонтная
6
5
2 1
рампа с дренажными магистралями
4
Огнепреградитель выполнен в виде цилиндра диаметром 100 мм, вы­сотой 400–500 мм заполнен гравием. При случайном загорании водорода от искры или самовоспламенении при большой скорости истечения пламя гасится в этих приборах. Ремонтная рампа и дренажи служат для продувки углекислотой и воздухом ресиверов при проведении профилактики.
Схема углекислотной установки подобна предыдущей схеме.
Суммарная ёмкость ресиверов углекислоты, согласно ПТЭЭС, долж­на быть такой, чтобы запас углекислого газа или азота в них обеспечивал трехкратное заполнение генератора, имеющего наибольший объем.
68
3. Эксплуатация генераторов и их вспомогательных систем
Для ускорения процесса разрядки углекислотных баллонов на линии, связывающей разрядный коллектор с ресиверами, устанавливается паровой или водяной испаритель. Это устройство служит для предохранения коллек­тора и вентилей на баллонах от обмерзания при выходе жидкой углекисло­ты и ее последующего испарения. При закрытом вентиле после испарителя открывают вентили на всех разряжаемых баллонах. При этом углекислота в жидком состоянии вытекает из баллонов в разрядный коллектор и испа­ритель. По мере прогрева углекислоты в испарителе газ выпускают в реси­веры, при этом рекомендуется, чтобы его температура не превышала 20 °С.
Периодичность определения показателей работы газомасляной и во­дяной систем генераторов и синхронных компенсаторов, находящихся в работе или резерве, должна быть следующей, согласно ПТЭЭС:
температуры точки росы (влажности) водорода в корпусе генератора
не реже одного раза в неделю, а при неисправной системе индивидуальной осушки газа или влажности, превышающей допустимую, не реже одного раза в сутки. Влажность газа внутри корпуса турбогенератора с полным водяным охлаждением должна контролироваться непрерывно автоматически;
газоплотности корпуса машины (суточной утечки водорода) не реже
одного раза в месяц;
чистоты водорода в корпусе машины не реже одного раза в неделю
по контрольным химическим анализам и непрерывно – по автоматическому газоанализатору, а при неисправности автоматического газоанализатора – не реже одного раза в смену;
содержания водорода в газовой ловушке, в картерах подшипников,
экранированных токопроводах, кожухах линейных и нулевых выводов – непрерывно автоматическим газоанализатором, действующим на сигнал, а при неисправности или отсутствии такого газоанализатора – переносным газоанализатором или индикатором не реже одного раза в сутки;
содержания кислорода в водороде внутри корпуса машины, в по-
плавковом гидрозатворе, бачке продувки и водородоотделительном баке маслоочистительной установки генератора в соответствии с утвержденным графиком по данным химического контроля;
качества дистиллята в системе водяного охлаждения обмоток
и других частей генератора в соответствии с типовой инструкцией по экс­плуатации генераторов.
Чистота водорода должна быть не ниже: в корпусах генераторов с непосредственным водородным охлаждением и синхронных компенсато­ров всех типов – 98 %, в корпусах генераторов с косвенным водородным охлаждением при избыточном давлении водорода 0,5 кгс/см2 (50 кПа) и выше – 97 %, при избыточном давлении водорода до 0,5 кгс/см2 (50 кПа) –
95 %.
69
Основы эксплуатации электрооборудования
Температура точки росы водорода в корпусе генератора при рабочем давлении должна быть не выше 15 °С и всегда ниже температуры воды на входе в газоохладители.
Температура точки росы газа в корпусе генератора с полным водя­ным охлаждением должна быть не выше значения, устанавливаемого заво­дской инструкцией по эксплуатации.
Содержание кислорода в водороде в корпусе генератора (синхронного компенсатора) должно быть не более 1,2 %, а в поплавковом гидрозатворе, бачке продувки и водородоотделительном баке маслоочистительной уста­новки генератора – не более 2 %.
Содержание водорода в картерах подшипников, в экранированных токопроводах, кожухах линейных и нулевых выводов должно быть менее 1 %. Работа турбогенератора при содержании водорода в токопроводах, кожу­хах линейных и нулевых выводов 1% и выше, а в картерах подшипников более 2 % запрещается.
Колебания давления водорода в корпусе генератора (синхронного компенсатора) при номинальном избыточном давлении водорода до 1 кгс/см2 (100 кПа) должны быть не более 20 %, а при большем избыточ­ном давлении допускаются не более ±0,2 кгс/см2 (±20 кПа).
На всасывающих магистралях маслонасосов синхронных компенса­торов при работе на водородном охлаждении должно быть обеспечено из­быточное давление масла – не менее 0,2 кгс/см2 (20 кПа).
Давление масла в уплотнениях при неподвижном и вращающемся роторе генератора должно превышать давление водорода в корпусе машины. Низший и высший пределы перепада давлений указываются в инструкции завода-изготовителя.
Необходимо, чтобы в системе маслоснабжения уплотнений вала тур­богенераторов были постоянно включены в работу регуляторы давления масла (уплотняющего, прижимного, компенсирующего).
Суточная утечка водорода в генераторе должна быть не более 5 %, а суточный расход с учетом продувок – не более 10 % общего количества газа при рабочем давлении.
Суточный расход водорода в синхронном компенсаторе не должен превышать 5 % общего количества газа в нем.
3.3.2. Паразитные токи в валах и подшипниках
и меры по их устранению
Паразитные токи возникают в генераторах, синхронных двигателях и реже в асинхронных двигателях и машинах постоянного тока.
Токи циркулируют по контурам, образованным валом, стульями подшипников и фундаментной плитой машин, и опасны из-за коррозии
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]